INTRODUCCION

La sustancia que hay en el interior del núcleo de una célula se tiñe con facilidad con los colorantes básicos y por ello ha merecido el nombre de cromatina. Por el microscopio electrónico puede observarse que la cromatina consta de una parte amorfa y otra fibrosa, esta última compuesta de largas fibras en forma de rosario de entre 20 y 25 nm de anchura. (un nanómetro = 10-9). La cromatina presenta variaciones cíclicas adaptadas a las distintas funciones que debe cumplir a lo largo del ciclo nuclear. Estas son, principalmente, servir de sustrato y molde de diversas reacciones metabólicas de gran importancia genética, como por ejemplo la duplicación del ADN, etapa durante la cual se encuentra más dilatada, y repartirse equitativamente durante la división nuclear, etapa durante la que está mucho más contraida.

La cromatina es una fibra extraordinariamente larga y fina. Si se pudiera estirar la cromatina contenida en una sola célula humana, se alcanzarían los dos metros de longitud; por tanto, la fibra de cromatina está muy compactada dentro del núcleo. Sin embargo, para repartirse a los núcleos hijos necesita estar aún mucho más condensada. Para comprender la utilidad de la condensación cromatínica, imaginemos que tenemos que repartir en partes idénticas, sin romper ni estropear, varios metros de hilo finísimo. Será mucho más fácil repartirlo si el hilo está preparado en paquetitos (cromosomas) que si está enmadejado entero. Cromosomas y cromatina son la misma cosa: la cromatina condensada en "paquetitos" se observa como cromosoma, cuando los cromosomas se descondensan se observan como cromatina.

El proceso por el cual se divide el núcleo celular se denomina cariocinesis, o más frecuentemente, mitosis (del griego mitos = filamento). La mitosis se divide en varias fases, y en una de ellas llamada metafase, es posible observar cómo la cromatina aparece muy contraída y ubicada exclusivamente en unas estructuras filamentosas llamadas cromosomas. De hecho, lo que vemos en la metafase son los cromosomas escindidos longitudinalmente en dos cromosomas hijos idénticos entre ellos i a aquel del que proceden, pero aún unidos por una constricción llamada centrómero; entonces cada cromosoma hermano toma el nombre de cromátida. (Fig. 1)

fig. 1

Si se realiza la observación en la llamada interfase (período entre dos mitosis sucesivas) el núcleo está ocupado sobre todo en la duplicación de la cromatina y es poco llamativo, porque por el microscopio sólo se ve una maraña inextricable de fibras. Sin embargo, cuando la célula va a entrar en división, el material genético comienza a hacerse fascinante a los ojos del observador, que al ser comunmente teñido con la fucsina básica, toma un color magenta intenso y generalmente es el momento adecuado para observar la forma de los cromosomas por el microscopio óptico y cuando se puede contar facilmente su número.

ULTRAESTRUCTURA DE LA CROMATINA

Actualmente, se conoce bien la ultraestructura y la composición molecular de los cromosomas o cromatina. La fibra de la cromatina está constituida por el ADN unido a unas proteinas básicas: las histonas. Existen cinco tipos principales de histonas, denominados H1, H2a, H2b, H3 y H4. Se conoce bien su secuencia de aminoácidos, habiéndose comparado entre tejidos, individuos y especies. (Fig. 2 y 3)

fig. 2

La ultraestructura de la cromatina se ha conocido gracias al esfuerzo coordinado de varios investigadores utilizando numerosas técnicas: difracción de rayos X, microscopia electrónica, reticulación química y digestión enzimática, principalmente.

Los primeros experimentos fueron de microscopia electrónica. En ellos se describió la fibra de cromatina como un collar de cuentas. A las cuentas se les dió el nombre de cuerpos v (nu), pero este nombre no ha tenido éxito. Posteriormente, fueron rebautizados como nucleosomas, y así los llama todo el mundo. La hebra que une las cuentas es ADN y las cuentas son grupos de las histonas H2a, H2b, H3 y H4. (Fig. 2 y 3)

Los experimentos de reticulación química demostraron que cada nucleosoma contiene dos de cada una de las cuatro moléculas de histona; es decir, ocho moléculas en total, formando lo que se llama médula o octámero del nucleosoma. También demostraron que el ADN se encuentra rodeándolo. El segmento de ADN entre moléculas se llama ligador y, aunque estos experimentos no lo demostraron, los autores propusieron que la histona H1 se encontraría sobre el ligador, hipótesis que se ha confirmado posteriormente. (Fig. 2 y 3)

fig.3

Otro grupo de experimentos para deducir la estructura de la cromatina se deben a la cristalización de nucleosomas y su análisis por difracción de rayos X y de neutrones. Con ellos se definió y cuantificó con precisión la forma y medidas de la molécula, el modo cómo el ADN lo rodea dentro de una especie de surco (como una manguera enrollada) y los puntos más probables de interacción entre el ADN y las histonas.

También se sabe de la existencia en los cromosomas de proteínas diferentes de las histonas que tendrían un papel estructural y funcional y, que probablemente, son las más importantes para el mantenimiento de la estructura cromosómica en metafase y, posiblemente, estén presentes durante todo el ciclo celular. A este tipo de proteínas se les ha venido en llamar proteínas de andamio.

El ADN tiene 20 amstrongs de diámetro (un amstrong = 10-10 metros). Al enrollarse formando la estructura nucleosomal el diámetro de la fibra de cromatina asciende a 10 nm, que es el diámetro mínimo de la fibra medida en cromatina extendida experimentalmente, observado por el microscopio electrónico. A su vez, la fibra de 10 nm se enrolla sobre sí misma formando un solenoide cuyo diámetro es de 30 nm y, finalmente éste se enrolla también sobre sí mismo en un supersolenoide de 400 a 700 nm, que corresponde al diámetro de la cromátida en metafase (fase de la duplicación cromosómica en la que se ve con mayor claridad la morfología de los cromosomas). (Fig. 3 y 4)

fig 4

FORMA DE LOS CROMOSOMAS

La forma de los cromosomas se describe respecto a la posición del centrómero (constricción del cromosoma responsable de la unión y posterior segregación correcta de las cromátidas). Si el centrómero ocupa una posición central se dice que el cromosoma es metacéntrico (Fig. 5.3). El centrómero divide en ese caso al cromosoma en dos brazos de igual tamaño. Si la posición del centrómero es más o menos central, pero los dos brazos son de distinto tamaño, el cromosoma se denomina submetacéntrico (Fig. 5.2). Cuando el centrómero ocupa una posición subterminal, siendo los brazos de muy distinto tamaño, el cromosoma se denomina acrocéntrico (Fig. 5.1). Finalmente, si el centrómero ocupa una posición totalmente terminal, es decir, existe un solo brazo, el cromosoma se llama telocéntrico. Cuando los dos brazos son de distinto tamaño, se llama brazo L (largo) y S (corto); cuando son del mismo tamaño se denominan y y se definen por los loci que se van localizando en ellos por métodos genéticos o citogenéticos.

Los extremos de los cromosomas se llaman telómeros. Dan estabilidad estructural al cromosoma, ya que cuando accidentalmente un cromosoma pierde sus telómeros, el cromosoma se fusiona consigo mismo, circularizándose, o se fusiona a otros cromosomas que hayan sufrido una rotura semejante. Tales aberraciones cromosómicas son, ordinariamente, deletéreas o letales para las células. Se producen por las radiaciones ionizantes, algunos productos químicos o en células cancerosas.

Además de la constricción primaria o centrómero, algunos cromosomas tienen una constricción secundaria, de las que la más importante es el organizador nucleolar, llamado así porque en esa zona cromosómica se reorganiza el nucleolo durante la telofase (fase en la cual los nucleos vuelven a formarse y las cromátidas se descondensan hasta que el núcleo vuelve a tener la apariencia de estar lleno de fibras de cromatina). La porción de cromosoma al otro lado de la constricción secundaria se llama satélite. (Fig. 1)

Para describir más exactamente la forma de los cromosomas, se suele hacer mediciones de los brazos. Estas mediciones se realizan sobre fotografías; se utiliza siempre el mismo aumento para poder transformar las medidas al tamaño real de los cromosomas. De todas maneras, lo correcto es utilizar índices adimensionales porque la condensación cromosómica varía de una metafase a otra y de una preparación a otra. Los índices más usados son la longitud relativa (longitud de un cromosoma dividido por la longitud total de los n cromosomas), el índice centromérico (longitud de un brazo dividido por la longitud del cromosoma completo) y el índice de brazos (longitud del brazo corto dividido por la del brazo largo). Cuando el cromosoma es submetacéntrico o acrocéntrico hay dos índices centroméricos por cromosoma.

CARIOTIPO

Una vez observado el número y la forma de los cromosomas, estamos preparados para hacer un cariotipo. El cariotipo es la representación de los cromosomas de un individuo, recortados de una fotografía y colocados de acuerdo a un orden preestablecido. Se pueden hacer cariotipos de cualquier especie animal o vegetal.

La diferencia de cariotipo entre los dos sexos es la clave para la determinación del sexo. En los mamíferos, como el perro, los dos cromosomas que forman el par desigual se denominan X e Y, y aparecen en los machos. En las células de las hembras, uno de los pares cromosómicos consta de dos cromosomas X. Por lo tanto, en los mamíferos los machos son XY y las hembras XX. Los cromosomas X e Y se conocen como cromosomas sexuales y todos los demás cromosomas de una célula se denominan autosomas.

En el perro los 38 pares de cromosomas autosómicos y el cromosoma sexual Y son acrocéntricos. El cromosoma sexual X es metacéntrico.

Dentro de una misma especie, los machos y las hembras tienen el mismo juego de autosomas, que aparecen en pares. El conjunto de autosomas y cromosomas sexuales constituye el genoma, que es la serie total de cromosomas de una célula. Los genomas en los que los cromosomas se presentan en pares se denominan diploides, y los dos miembros de cada par reciben el nombre de cromosomas homólogos.

Para destacar que los cromosomas aparecen en pares, el número total de cromosomas se indica por 2n, donce n representa el número de pares. Por ejemplo, el número de cromosomas en el perro es de 39 pares por lo que 2n = 78 cromosomas..

fig 5

Para hacer el cariotipo de un individuo es necesario tomar una muestra de tejido en el que las células se estén dividiendo, o que se las pueda inducir a dividirse activamente en un cultivo in vitro. Generalmente, se toma una muestra de sangre periférica y los linfocitos se cultivan para inducir las divisiones mitóticas. También se puede tomar líquido amniótico cuando se desee estudiar el cariotipo de un feto.

Cuando se tiene un número suficiente de células en división, se hace un tratamiento con colchicina, que es una droga con doble utilidad. Por un lado, inhibe la emigración de los cromosomas hacia los polos de la célula, por consiguiente, acumula células en metafase (fase de la mitosis en la que se ven más claramante los cromosomas). Por otro lado, y como consecuencia de lo anterior, aumenta la condensación de los cromosomas haciendo fácil su observación. A continuación, se someten las células a un choque hipotónico para hacerlas estallar y así los cromosomas quedan separados unos de otros cuando se deja caer una gota de cultivo sobre el portaobjetos. Seguidamente se hace la tinción deseada con una técnica que se conoce con el nombre de bandeo, y luego la fotografía. Los cromosomas se recortan de la fotografía y se colocan sobre una cartulina siguiendo un orden que se adoptó en la conferencia de Denver de 1960 y posteriormente se amplió en la de Paris en 1971, que consiste en ordenarlos por su tamaño y la posisición del centrómero. Los cromosomas sexuales se colocan los últimos.

Existen varias técnicas de bandeo, aunque la técnica con bandas G, es la más utilizada para los cromosomas de los mamíferos. Tiñen diferencialmente regiones más o menos condensadas de la cromatina, produciendo bandas transversales a lo largo de todos los cromosomas. Las bandas son típicas de cada cromosoma, estables y comparables de célula a célula y de individuo a individuo dentro de la misma especie y entre especies relacionadas. Por ello las técnicas de bandeo tienen muchas aplicaciones. (Fig. 6).

fig 6

Es importante destacar el elevado número de cromosomas en el perro, lo que significa una mayor cantidad de recombinación de material genético. Es decir, una fuerte tendencia a recombinar o mezclar al azar caracteres hereditarios. Esto puede explicar por qué el perro muestra tal variación de conformación o, dicho en otras palabras, por qué los criadores han podido desarrollar razas tan diferentes. El hecho de poseer numerosos cromosomas no puede crear variación genética innata, pero puede fomentar la explotación total de esta variación.

Bibliografía:
Genética, Fundamentos y Perspectivas. M.J. Puertas
Genética Veterinaria. F.W. Nicholas
Genética para Criadores de Perros. Roy Robinson
Del Cromosoma al Gen. Institut de Bioquímica Clínica.
Gran Enciclopedia Catalana.